第4章 光纤通信技术_1.pdf

第4章 光纤通信技术 4.1光纤通信概述 4.2光纤和光缆 4.3光源与光检测器 4.4光端机 1 4.5数字光纤通信系统 4.6 同步数字系列(SDH) 4.7光纤通信新技术 2 4 第 章 光纤通信技术 4.1光纤通信概述 4.1.1光纤通信基本概念 光纤通信是以光为载波，以光纤为传输介质的通信方式。 任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可 能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于 对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。光 纤通信的载波是光波。 3 虽然光波和电波都是电磁波，但是频率差别很大。 目前，光纤通信用的近红外光波长范围约0.8µm～ 1.8µm。频率约300 THz 。光纤通信用的频带宽度约为 200THz200THz ，，在常用的在常用的1.31µm1.31µm和和1.55µm1.55µm两个波长窗口频两个波长窗口频 带宽度也在20 THz 以上。由于光源和光纤特性的限制， 目前，光调制的带宽一般只有20 GHz ，因此还有3个 数量级以上的带宽潜力可以挖掘。 光纤是由绝缘的石英(SiO )材料制成的，通过提高 2 材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得 很小的损耗。 4 内调制是指加载的调制信号在激光振荡的过程中进行，以调制信号的规律去改变 振荡的参数，从而达到改变激光输出特性实现调制的目的。 外调制是指加载调制信号在激光形成以后进行的，即调制器置于激光谐振腔外， 在调制器上加调制信号电压，使调制器的某些物理特性发生相的变化，当激光通过它 时即得到调制。 在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电 波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电 缆或波导管的损耗低得多，因此，相对于电缆通信 或微波通信或微波通信，，光纤通信具有许多独特的优点光纤通信具有许多独特的优点。。 1. 容许频带很宽，传输容量很大 目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般为 2.5 Gb/s和10Gb/s。采用外调制技术，传输速率可以 达到40Gb/s 。波分复用和光时分复用更是极大地增 加了传输容量。DWDM最高水平为132个信道，传输 容量为20Gb/s ×132=2640 Gb/s。 5 2. 损耗小，中继距离长 石英光纤在1.31µm和1.55µm波长，传输损耗分别为 0.50dB/km和0.20dB/km，甚至更低。因此，中继距离长。目前， 采用外调制技术采用外调制技术，，波长为波长为1.55µm1.55µm的色散移位单模光纤通信系统的色散移位单模光纤通信系统，， 若其传输速率为2.5 Gb/s ，则中继距离可达150 km；若其传输 速率为10 Gb/s，则中继距离可达100 km。 传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，使光纤通 信系统不仅适合于长途干线网而且适合于接入网的使用，这也 是降低每公里话路的系统造价的主要原因。 6 3. 重量轻、体积小 光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的 条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积也小得多。 4. 4. 抗抗电电磁磁干干扰扰性性能能好好 光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线路